保健医療科学 2011 Vol.60 No.2 p.118−124 特集：今後の難病対策のあり方について ＜総説＞ 表皮水疱症の再生医療 玉井克人 大阪大学大学院医学系研究科再生誘導医学 Regenerative medicine for epidermolysis bullosa Katsuto TAMAI Department of Stem Cell Therapy Science, Osaka University Gradutate School of Medicine 抄録 表皮水疱症は，皮膚基底膜領域における接着構造制御蛋白の遺伝子異常により，日常生活の軽微な外力で表皮が剥離して 全身熱傷様の水疱，潰瘍を形成する遺伝性水疱性皮膚難病である．近年の再生医学研究の進展により，骨髄移植，骨髄幹細 胞移植による表皮水疱症の再生医療が探索されつつある． 表皮水疱症の病態：表皮水疱症は表皮・基底膜間および基底膜・真皮間を連結しているタンパク分子群の遺伝子異常により 発症し，外力で表皮基底細胞がちぎれて表皮内水疱を形成する単純型，表皮・基底膜間で剥離して接合部水疱を形成する接 合部型，基底膜と真皮間で剥離して真皮内水疱を形成する栄養障害型に分類される． 骨髄由来細胞による皮膚再生メカニズム：長年広範囲の表皮剥離を繰り返す結果，大量の表皮幹細胞を喪失している表皮水 疱症患者皮膚の表皮再生機序として，我々を含む国内外の複数の研究グループは，骨髄内幹細胞が末梢循環を介して損傷部 皮膚に動員され，水疱部皮膚の再生に寄与していることを明らかにした． 表皮水疱症に対する骨髄移植療法：最近米国ミネソタ大学の研究グループは世界で初めて劣性栄養障害型表皮水疱症に対す る骨髄移植を実施し，皮膚症状の改善効果を報告した．しかし，7 例中 2 例が経過中に死亡しており，より安全な骨髄移植 治療プロトコール開発が必要不可欠である． 表皮水疱症に対する骨髄間葉系幹細胞移植療法：南米チリの研究グループは，重症劣性栄養障害型表皮水疱症の 2 症例に対 して健常者骨髄由来培養間葉系幹細胞を皮下移植し，その有効性を明らかにした．しかし移植した間葉系幹細胞は数ヶ月で 次第に減少する可能性も併せて示された． 表皮水疱症に対する骨髄間葉系幹細胞血中動員因子を利用した再生誘導医療の可能性：我々は剥離表皮から放出される HMGB1 が末梢血液を介して骨髄間葉系幹細胞を剥離表皮部皮膚に集積させて損傷皮膚再生を強く誘導していることを見出 した．この成果は，HMGB1 投与により骨髄間葉系幹細胞を生体内で水疱部皮膚に誘導する再生誘導医療の可能性を期待さ せる． 終わりに：幹細胞染色体への遺伝子導入が発癌を引き起こす可能性が問題となっている現在，再生医療に寄せられる期待が 高まりつつある．現在世界中で進行している再生医療研究の先に，表皮水疱症の根治的治療が実現する日が来ることを期待 する． キーワード：表皮水疱症，基底膜，骨髄移植，間葉系幹細胞 連絡先：玉井克人 〒 565-0871 大阪府吹田市山田丘 2-2 2-2, yamadaoka, suita-shi, Osaka, 565-0871, Japan. Tel:06-6879-3902 Fax:06-6879-3909 E-mail: [email protected] [ 平成 23 年 3 月 30 日受理 ] 118 J．Natl．Inst．Public Health，60（2） ：2011 表皮水疱症の再生医療 Abstract Heritable blistering skin disease, ie, epidermolysis bullosa (EB), comprises of a group of disorders caused by mutations in genes expressed in the cutaneous basement membrane zone. Tremendous progress has been made in understanding the molecular genetics of EB, and over ten distinct genes expressed in the cutaneous basement membrane zone harbor mutations underlying different subtypes of EB. EB has been divided into three broad categories based on the location of blistering within the cutaneous basement membrane zone and demonstration of abnormalities in the critical attachment complexes; (i) in the simplex forms (EBS), tissue separation occurs within the basal keratinocytes of the epidermis; (ii) in the junctional forms (JEB), tissue separation occurs within cutaneous basement membrane that separate epidermis from underlying dermis; (iii) the dystrophic form of EB (DEB) depict tissue separation below the dermo-epidermal basement membrane within upper dermis. Previous studies have shown that bone marrow provides fibroblast-like cells in the dermis and keratinocytes in the epithelia. Subsequent studies by us and other groups have demonstrated that both embryonic and postnatal transplantation of bone marrow cells in EB model mice promote skin wound healing and correct the intrinsic basement membrane defect. A very recent clinical trial of allogeneic whole BM transplantation in recessive dystrophic EB (RDEB) patients has demonstrated that BM cells can repair the skin and restore the defected type VII collagen in skin basement membrane. Similar therapeutic effect was also obtained by intradermal administration of allogeneic mesenchymal stromal cells in RDEB patients. Most recently, we reported that the source of the epithelial progenitors in mouse BM was the nonhematopoietic, plateletederived growth factor receptor α-positive bone marrow cell population. Furthermore, detached EB epithelia was shown to release high mobility group box 1 (HMGB1) to mobilize the PDGFRα-positive cell from bone marrow to target and regenerate the blistered skin of EB mice. In this review, recent progress as well as future perspectives of regenerative medicine for EB will be summarized. Keywords: epidermolysis bullosa, basement membrane, bone marrow transplantation, mesenchymal stem cell Ⅰ．緒言 表皮水疱症（epidermolysis bullosa, EB）は，皮膚基底 膜領域における接着構造制御蛋白の遺伝子異常により表 皮・真皮間の接着機能が破綻し，日常生活の軽微な外力で 表皮が基底膜レベルで剥離して全身熱傷様の水疱，潰瘍を 形成する遺伝性水疱性皮膚難病である [1,2]（図 1）．遺伝 子異常を正常化する安全且つ確実な方法論が確立していな い現在，表皮水疱症をはじめとする遺伝性疾患の根治的治 療法は未だ無い．しかし，近年骨髄内幹細胞が皮膚構成細 胞へと分化する能力を持つことが明らかになり [3-5]，骨髄 移植，骨髄幹細胞移植による表皮水疱症の再生医療の可能 性が探索されつつある [6-11]．本稿では，表皮水疱症に対 図 1 表皮水疱症の臨床像（ 劣性栄養障害型）と水疱部の組織部 する再生医療の可能性について最近の研究状況をまとめる とともに，将来の可能性について展望する． Ⅱ．表皮水疱症の病態 表皮（epidermis）と真皮（dermis）間の接着は，種々の接 着構造分子群で制御されている．電顕的観察では，表皮細 胞の細胞骨格であるトノフィラメント （tonofilament）は表皮 基底細胞膜底面でヘミデスモゾーム （hemidesmosome）と連 結し，ヘミデスモゾームは細胞外で係留細線維（anchoring filament） を介して基底膜（basement membrane）と連結し ている．さらに基底膜は係留線維（anchoring fibril）によ り真皮と連結している．即ち，表皮・真皮間の接着は，ト ノフィラメント・ヘミデスモゾーム・係留細線維・基底膜・ 係留線維の一連の超微細構造の連結により維持されている （図 2） ．分子レベルでは，トノフィラメントはケラチン 5 （keratin 5, K5）とケラチン 14（keratin 14, K14）のヘテ ロダイマーで構成され，ヘミデスモゾームはケラチンを結 合するアンカータンパクであるプレクチン（plectin）お よび BP230（230kDa bullous pemphigoid antigen） ，細胞 膜貫通タンパクである α 6 β 4インテグリン（α 6 β 4 integrin） お よ び XVII 型 コ ラ ー ゲ ン（BP180，180kDa bullous pemphigoid antigen）で構成される．これら膜貫通タンパ クの細胞外ドメインは係留細線維を構成し，基底膜構成タ ンパクであるラミニン 332 （laminin332）および IV 型コラー ゲン（type IV collagen）と結合する．基底膜を真皮につ J．Natl．Inst．Public Health，60（2） ：2011 119 玉井克人 Ultramicroscopic structure of BMZ Molecular structure of BMZ Tonofilament (TF) Epidermis Basement membrane Dermis Hemidesmosome (TF) Cell membrane Anchoring filament (Af) Lamina densa (LD) Anchoring fibril (AF) K5/14 Plectin BP230 EBS α6b4 integrin BP180 Laminin 332 JEB Type Vll collagen DEB 図 2 皮膚基底膜領域の接着構造と表皮水疱症の関係 なぐ係留線維は VII 型コラーゲン（type VII collagen）で 構成される．VII 型コラーゲンは N 末端でラミニン 332 と 基底膜内で結合し，C 末端ではもう一つの VII 型コラーゲ ンと結合しており（アンチパラレルダイマー），真皮マト リックスの主成分である I 型コラーゲンを縫うように基底 膜に繋げている．即ち，表皮基底細胞から基底膜を介して 真皮に至る一連の構造制御タンパクの連結構造が，日常生 活で皮膚に加わる外力に対して抵抗する表皮・真皮間接着 維持システムそのものである．それゆえ，上述したタンパ ク分子いずれかの遺伝子変異によりその分子の欠損ないし 機能異常が生じると，その分子が局在している部位が外力 に対する抵抗性を失い，そのレベルで表皮剥離が生じて水 疱や潰瘍が形成される [1,2]．電顕的観察で表皮内水疱を認 めた場合は単純型（EBS） ，表皮・基底膜間（接合部）水 疱を認めた場合は接合部型（JEB） ，基底膜下で真皮内水 疱を認めた場合は栄養障害型（DEB）に分類される．本 邦の表皮水疱症症例数はおおよそ 700 症例程度と推定さ れ，単純型，接合部型，栄養障害型の比率はおおよそ 4：1： 5 で栄養障害型が最も多い． 単純型：優性遺伝型と劣性遺伝型がある．実際は殆どの 症例が優性遺伝型で，ケラチン 5 あるいはケラチン 14 の 対立遺伝子の片方にアミノ酸置換型変異を持ち，異常アミ ノ酸を含むケラチン分子が正常ケラチン分子とヘテロダイ マーを形成する結果，表皮基底細胞骨格機能が破綻し（ド ミナント・ネガティブ効果），外力により表皮基底細胞が ちぎれて表皮内水疱が生じる．ドミナント・ネガティブ効 果の強さにより臨床症状が規定され，軽症例では経過と共 に症状が軽快することも多いが，重症例では成人後も著明 な水疱形成が続き，また手掌や足底に著明な異常角化を認 めることが多い．一方劣性遺伝型はプレクチンや BP230 の対立遺伝子両方にタンパク合成が途中で異常終了する早 期停止型変異を持ち，これら細胞骨格アンカー分子が完全 欠損する結果細胞骨格がヘミデスモゾームに連結出来ず， ヘミデスモゾーム直上で表皮細胞がちぎれて表皮内水疱が 形成される．プレクチンは筋肉細胞内ではアクチン線維の アンカーとして機能しているため，プレクチン遺伝子異常 を持つ症例では表皮水疱症の経過中に筋ジストロフィー症 状を合併する．単純型の殆どはケラチン 5/14 遺伝子変異 の症例で，プレクチン遺伝子変異は稀であり，BP230 遺 120 伝子変異は今のところ本邦で報告がない． 接合部型：すべて劣性遺伝型である．α6 インテグリン または β4 インテグリンの対立遺伝子両方の早期停止型変 異により α6β4 インテグリンが欠損すると，表皮基底細胞 と基底膜の間の接着が破綻し，表皮・基底膜間（接合部） で水疱が生じる．α6β4 インテグリン欠損の症例では胃の 幽門閉鎖を合併し， 生後間もなく致死性となることが多い． α3 ラミニン 鎖，β3 鎖，γ2 鎖いずれかの対立遺伝子両方の 早期停止型変異によりラミニン 332 が欠損する場合は極め て重症な接合部水疱が生じ，殆どの症例は生後 1 年以内に 致死となる．XVII 型コラーゲン欠損型遺伝子変異の場合 も接合部水疱を形成するが生命予後は良い．しかし，歯の エナメル質形成不全と頭頂部脱毛を合併する． 栄養障害型：優性遺伝型と劣性遺伝型がある．いずれ も VII 型コラーゲン遺伝子変異による係留線維の機能不 全で真皮内水疱が生じる．一般にコラーゲンペプチドの α へリックスらせん構造は -Gly-X-Y- 繰り返し構造により 形成され，このコラーゲンペプチドがトリマーを形成して コラーゲン分子が形成される．優性遺伝型の殆どは，VII 型コラーゲン対立遺伝子の片方にグリシンを他のアミノ酸 に置換するグリシン置換型変異を持つ．グリシン変異 VII 型コラーゲンペプチドが正常遺伝子由来 VII 型コラーゲン ペプチドとトリマーを形成する結果， ドミナント・ネガティ ブ効果により VII 型コラーゲン分子の機能が破綻して真皮 内水疱が生じる．一方劣性遺伝型は，VII 型コラーゲン対 立遺伝子両者に早期停止コドン型変異あるいはペプチド構 造を大きく変化させるアミノ酸置換型変異を持つ結果，変 異 VII 型コラーゲンペプチドはトリマーを形成出来ず，係 留線維が欠失する．それ故，劣性栄養障害型では基底膜・ 真皮間の接着機能が極めて強く破綻し，軽微な外力で真皮 内水疱形成を繰り返す結果，真皮膠原線維の主要構成成分 である I 型コラーゲンの変性と新生を促して水疱治癒後に 著明な線維性瘢痕が形成される．瘢痕形成部位では真皮の 弾性が失われて皮膚は硬化し，その結果外力に対する基底 膜部の抵抗性がさらに減弱して表皮剥離を繰り返す結果瘢 痕形成が進行し，手指の棍棒状癒着，開口障害，さらには 瘢痕癌を合併する．表皮と同様に外胚葉由来上皮である食 道粘膜上皮でも基底膜が VII 型コラーゲンで粘膜固有層と 結合しており，VII 型コラーゲン欠損ないし機能不全によ り固形物摂取で食道粘膜が剥離して瘢痕形成，食道狭窄が 生じる． Ⅲ．骨髄由来細胞による皮膚再生メカニズム 表皮水疱症では基底層から角層まで表皮全層が剥離す るため，基底層に存在する表皮幹細胞は剥離表皮と共に喪 失してしまう．即ち表皮水疱症は表皮幹細胞喪失病と定義 することが可能である．表皮剥離による潰瘍面積が小さい 場合は周囲の表皮幹細胞から潰瘍面に供給される表皮細胞 により欠損表皮は再生すると思われる．しかし，広範囲に およぶ表皮剥離を繰り返し生じる重症劣性栄養障害型の場 J．Natl．Inst．Public Health，60（2） ：2011 表皮水疱症の再生医療 合，全身の皮膚で表皮剥離を繰り返す結果，経過と共に大 量の表皮幹細胞を喪失していると考えられる．しかし，次 第に上皮化速度は低下するものの，表皮再生機序は成人症 例でも保たれていることから，表皮外組織から剥離表皮部 へ表皮幹/前駆細胞を供給する生体内メカニズムが存在す ることが予想される．また，栄養障害型表皮水疱症では広 範囲皮膚に真皮内水疱が生じるため，真皮線維芽細胞も大 量に喪失している可能性がある．皮膚外組織からの皮膚構 成細胞へと分化可能な多能性幹細胞供給システムが存在す れば，表皮水疱症における損傷皮膚再生機序の解明のみな らず，他家骨髄移植による表皮水疱症治療が可能になる． そこで我々は，骨髄内に種々の皮膚構成細胞に分化可能な 多能性幹細胞が存在し，末梢循環を介して損傷部皮膚に動 員されている可能性を予想して研究を進めた． 最 初 に 我 々 は， 緑 色 蛍 光 タ ン パ ク GFP（green fluorescent protein）遺伝子トランスジェニックマウスか ら骨髄細胞を採取し，VII 型コラーゲン欠損マウスの胎仔 循環に移植して，移植骨髄細胞の再生皮膚への寄与を検討 した．胎仔循環に移植した理由は，胎生期は免疫寛容が維 持されており，外来抗原である GFP を発現する移植骨髄 細胞に対する免疫反応を回避出来るため，放射線照射や免 疫抑制剤投与無しに移植細胞の生着が期待出来ることか ら，より生理的環境に近い状況で移植細胞の動態を観察出 来るからである．その結果，胎生循環に移植した GFP 陽 性骨髄細胞は末梢循環を介して皮膚に遊走し，線維芽細胞 に分化して基底膜部に VII 型コラーゲンを供給すること， その結果 VII 型コラーゲン欠損マウスの皮膚病態は改善 し，新生マウスの生存率を向上させることが明らかとなっ た [6]．興味深いことに，野生型マウス胎生循環に移植し た GFP トランスジェニック骨髄細胞も末梢循環を介して 正常皮膚に集積し，線維芽細胞に分化して出生後長期間皮 膚に生着していた [6]．このことは，末梢循環に骨髄由来 間葉系細胞が存在すれば，少なくとも胎生期には生理的環 境下でも皮膚に遊走し，線維芽細胞に分化して皮膚の発 生，恒常性維持に寄与している可能性を示唆している．し かし，胎生期骨髄細胞移植実験では，移植骨髄細胞由来表 皮細胞の存在は確認し得なかった．このことは致死量放射 線を照射した成熟マウスへの GFP トランスジェニック骨 髄細胞移植実験においても移植骨髄細胞は正常皮膚に表皮 細胞を供給することはなく，さらに損傷皮膚（皮膚潰瘍モ デル）においても移植骨髄細胞の再生表皮への寄与は殆ど 無いか，あったとしても極めて少ない（0.0001% 程度）と いう過去の報告と矛盾しない． それでは，移植骨髄細胞は表皮水疱症における剥離表 皮再生に寄与し得ないのであろうか．この疑問を解決する 目的で，次に我々は異なる骨髄移植実験系を検討した．致 死量放射線照射した成熟マウスに GFP トランスジェニッ ク骨髄細胞を移植した後，その背部皮膚に VII 型コラーゲ ン欠損マウス皮膚を移植し，生着後に生じる剥離表皮の再 生機序における移植 GFP 骨髄細胞の寄与を検討した [9]． その結果，驚いたことに移植皮膚片における剥離表皮再生 過程で，約 10％の表皮細胞が骨髄由来表皮細胞で置換さ れていることが明らかとなった [9]．そして，移植骨髄由 来表皮細胞は，皮膚基底膜部に欠損していた VII 型コラー ゲンを供給していることが示された [9]．これらの結果に より，骨髄移植により表皮水疱症の治療が可能であること が示された．さらに我々は骨髄細胞由来表皮再生メカニズ ム解明研究を進め，1）VII 型コラーゲン欠損マウス剥離 表皮から循環血液中に放出される HMGB1（high mobility group box 1）が骨髄内 PDGFRα 陽性細胞を刺激して血中 に動員すること，2）血中動員された骨髄由来 PDGFRα 陽 性細胞は剥離表皮部に集積すること，3）剥離表皮部に集 積した PDGFRα 陽性細胞は真皮内では線維芽細胞に，表 皮内では表皮細胞に分化して皮膚再生を誘導していること が明らかとなった [9]．さらに，重症劣性栄養障害型表皮 水疱症患者血液中の HMGB1 濃度は健常人に比較して数 十倍の高濃度であることが明らかとなり [9]，患者皮膚に おいても骨髄由来細胞による表皮再生機序が機能している 可能性が示唆される．即ち，骨髄内 PDGFRα 陽性細胞中 に真皮線維芽細胞，表皮角化細胞，さらにはその他の皮膚 構成細胞に分化可能な PDGFRα 陽性多能性幹細胞分画が 存在すること，健常人由来 PDGFRα 陽性多能性幹細胞を 移植することにより，表皮水疱症の治療が可能になること が予想される． マウス骨髄内 PDGFRα 陽性細胞には間葉系幹細胞が含 まれることが報告されている．近年，我が国の研究者ら により，これら PDGFRα 陽性間葉系幹細胞には外胚葉由 来と中胚葉由来の 2 種類が存在し，前者は後者に比較し て外胚葉由来組織である神経への分化能を保持している ことが相次いで報告された [12,13]．表皮細胞は外胚葉由来 であるから，我々が観察した表皮細胞への分化能を持つ PDGFRα 陽性細胞は外胚葉由来間葉系幹細胞であると予 想される．最近，東北大学出澤教授のグループは，ヒトお よびマウスの骨髄及び皮膚組織内に外胚葉，中胚葉，内胚 葉のいずれの組織にも分化可能な多能性幹細胞が存在する ことを見出し， ミューズ細胞（Muse cell）と命名した [14]． 骨髄内ミューズ細胞と間葉系幹細胞の関係は不明である が，三胚葉由来組織に分化可能なミューズ細胞は骨髄内で 造血幹細胞や間葉系幹細胞を供給している可能性もあり， 極めて興味深い． 一方，北海道大学清水教授のグループは接合部型表皮水 疱症モデルマウスである XVII 型コラーゲン欠損マウスに 致死量放射線照射をした後に GFP トランスジェニック骨 髄細胞を移植することにより，骨髄由来 GFP 陽性細胞に よる表皮再生と皮膚基底膜部への XVII 型コラーゲン供給 を確認し，やはり骨髄移植による表皮水疱症治療の妥当性 を明らかにした [8]．XVII 型コラーゲンは表皮細胞でのみ 産生されると考えられるため，移植骨髄細胞が接合部型表 皮水疱症における剥離表皮再生と表皮・基底膜間接着機能 改善に寄与し得ると考えられる．現時点では，XVII 型コ ラーゲン欠損マウスにおける剥離表皮再生に寄与している 骨髄細胞起源は明らかにされていない．今後，生体内で剥 J．Natl．Inst．Public Health，60（2） ：2011 121 玉井克人 離表皮の再生に寄与している骨髄細胞の詳細が明らかにな れば，その細胞を利用したより有効な表皮水疱症再生医療 の開発が可能になると期待される． Ⅳ．表皮水疱症に対する骨髄移植療法 昨年（2010 年） ，米国ミネソタ大学の研究グループは， 世界で初めて劣性栄養障害型表皮水疱症に対する骨髄移植 実施例（7 例）を報告した [10]．具体的には，15 ヶ月から 14.5 歳まで（平均 5.9 歳）の劣性栄養障害型表皮水疱症に 罹患した小児患者を選択し，化学療法（busulfan 0.8mg/ kg）により骨髄細胞を減少させた後，HLA の完全一致し た兄弟姉妹由来骨髄細胞（1 例のみ非血縁者由来，HLA-B 遺伝子ミスマッチ）を移植した．1 例は，移植直前に合併 症（拡張型心筋症）で死亡したが，他の 6 例はいずれも皮 膚症状の有意な改善（水疱数および潰瘍面積の減少，外力 に対する抵抗性増強）を認めた． また移植 100 ∼ 200 日目前後で生検した皮膚組織では基 底膜部の VII 型コラーゲン発現増強が全例で確認され，ま た 10 ∼ 30％程度（平均約 20％）のドナー / レシピエント・ キメラ率が確認された．性ミスマッチドナー由来骨髄を移 植した症例の生検皮膚組織で行った性染色体 FISH による 解析では，ドナー由来造血系細胞（CD45 陽性）は真皮内 血管周囲に多く局在しており，一方 CD45 陰性かつ CD31 陰性ドナー細胞（非造血系且つ非血管系細胞）は真皮乳頭 部（表皮との境界部）と表皮内に存在していた．これらの 細胞の詳細な性質は不明である．尚，HLA-B 遺伝子ミス マッチの症例では次第に移植骨髄細胞は拒絶され，移植 183 日目に敗血症により死亡した． この臨床研究において，移植骨髄細胞が臨床症状改善， VII 型コラーゲン発現増強に対してどのような寄与をして いるかについては不明である．何故なら，エントリーした 症例はいずれも VII 型コラーゲン完全欠損症例ではなく， 変異 VII 型コラーゲンを基底膜部に発現している症例を選 択しているため，骨髄移植後に基底膜部で増加している VII 型コラーゲンが患者由来かドナー細胞由来かについて 区別出来ない．これに関連して，他家線維芽細胞の潰瘍部 皮膚移植臨床研究でも同様に潰瘍治癒促進効果と潰瘍閉鎖 後の表皮再剥離予防効果が確認され，さらに線維芽細胞移 植部皮膚基底膜領域に VII 型コラーゲンの発現が増強して いたが，それらはすべて患者由来変異 VII 型コラーゲンで あった．即ち，潰瘍部皮膚に移植した線維芽細胞が分泌す る因子により，患者皮膚表皮細胞や線維芽細胞における変 異 VII 型コラーゲン産生が増強され，基底膜部に変異 VII 型コラーゲンが増加する結果，ある程度基底膜・真皮間の 接着機能が向上して臨床症状の改善が得られたと考えられ ている．同様のメカニズムは移植骨髄由来細胞によっても 生じている可能性がある．移植骨髄由来細胞による正常 VII 型コラーゲン産生が臨床症状の改善に寄与しているか どうかについては，VII 型コラーゲン完全欠損である重症 劣性栄養障害型表皮水疱症患者に対する骨髄移植が有効で 122 あった場合に証明される．もし VII 型コラーゲン完全欠損 症例で骨髄移植治療の有効性が確認されれば，本症に苦し む患者及びその家族にとって大きな福音となることは疑い ない．しかし，一般的に骨髄移植治療の致死率は約 10% 程度であり，全身広範囲皮膚に潰瘍を持つ重症劣性表皮水 疱症では感染症合併の危険性が通常よりも高くなることが 予想される．表皮水疱症に対する骨髄移植治療がスタン ダードな治療法として定着するためには，VII 型コラーゲ ン完全欠損の重症症例に対する安全な骨髄移植治療プロト コール開発が必要不可欠である． Ⅴ．表皮水疱症に対する骨髄間葉系幹細胞移植療 法 前述したように，我々は骨髄内 PDGFRα 陽性細胞分画 に表皮細胞や線維芽細胞へと分化可能な多能性幹細胞が存 在すること，表皮水疱症剥離表皮が放出する HMGB1 が PDGFRα 陽性細胞を骨髄から剥離表皮部へと動員し，表 皮や真皮の再生を誘導していることを明らかにした．骨髄 PDGFRα 陽性細胞分画は間葉系幹細胞を多く含むと考え られることから，健常人由来骨髄間葉系幹細胞を表皮水疱 症の剥離表皮部に移植することが出来れば，真皮に健常線 維芽細胞が，さらに表皮に健常表皮細胞が再生され，その 結果基底膜部に欠損していた接着分子が再構築されて症状 が改善することが期待される． 実際，南米チリの研究グルー プは，VII 型コラーゲンが完全欠損している重症劣性栄養 障害型表皮水疱症の 2 症例に対して，血縁関係のない健常 者の骨髄間葉系幹細胞を培養して増殖し，潰瘍部周囲に皮 下移植した [11]．その結果，極めて難治であった皮膚潰瘍 の再上皮化が促進され，また間葉系幹細胞移植一週間後に は移植部皮膚の基底膜部に VII 型コラーゲンが供給されて いることが明らかとなった [11]．しかし，移植 5 ヶ月目頃 から徐々に移植部皮膚に水疱形成が再燃し，同時に皮膚基 底膜部の VII 型コラーゲン発現が減弱していることが確認 された [11]．これらの研究結果は，他家骨髄間葉系幹細胞 移植が栄養障害型表皮水疱症の治療に有効であること，そ の治療効果は少なくとも数ヶ月間持続すること，しかし移 植間葉系幹細胞は数ヶ月で次第に減少するし可能性を示し ている．また，チリの臨床研究では，表皮水疱症患者皮膚 に移植した間葉系幹細胞が患者皮膚内で表皮角化細胞に分 化しているのか真皮線維芽細胞に分化しているのかについ ては明らかにされていない．基本的に基底膜構成タンパク はすべて表皮細胞から産生されるが，唯一 VII 型コラーゲ ンは真皮線維芽細胞からも産生される．表皮水疱症患者皮 膚に移植した間葉系幹細胞は，同じ間葉系細胞である線維 芽細胞には分化しやすいと予想されるため，移植後 1 週間 で皮膚基底膜部に供給された VII 型コラーゲンは線維芽細 胞由来である可能性は否定できない．しかし，単純型や接 合部型表皮水疱症で欠損している分子はすべて表皮細胞由 来であるため，もし移植間葉系幹細胞が患者皮膚内で表 皮細胞へと分化しなければ，単純型や接合部型表皮水疱 J．Natl．Inst．Public Health，60（2） ：2011 表皮水疱症の再生医療 症に対しては十分な治療効果が得られない可能性がある． しかし，前述したように PDGFRα 陽性骨髄細胞が VII 型 コラーゲン欠損マウスの剥離表皮再生に寄与すること [9]， PDGFRα 陽性骨髄細胞は間葉系幹細胞を豊富に含む細胞 分画であること，XVII 型コラーゲン欠損マウスに対する 骨髄移植研究により移植骨髄細胞による表皮再生が確認さ れたこと [8] から，骨髄間葉系幹細胞は生体内で骨髄から 剥離表皮部に移動し，損傷皮膚の局所環境刺激に応答して 表皮細胞へと分化することが予想される．今後，1）骨髄 間葉系幹細胞の中で表皮細胞への分化能を有するのは外胚 葉由来間葉系幹細胞に限定するのか，2）表皮細胞分化能 を持つ骨髄間葉系幹細胞を培養，維持する最適培養条件は 何か，3）表皮分化能を持つ骨髄間葉系幹細胞が表皮細胞 へと分化する環境刺激は何か，といった問いに対する答え が明らかになれば，栄養障害型表皮水疱症のみならず，単 純型や接合部型表皮水疱症に対しても有効な骨髄間葉系幹 細胞移植治療が可能になると期待する． Ⅵ．表皮水疱症に対する骨髄間葉系幹細胞血中動 員因子を利用した再生誘導医療の可能性 上述したように，最近我々は表皮水疱症における剥離 表皮の壊死過程から大量に放出される HMGB1 が末梢血 液を介して骨髄 PDGFRα 陽性間葉系幹細胞を刺激して血 中に動員し，さらに血中動員された PDGFRα 陽性間葉系 幹細胞は次第に剥離表皮部皮膚に集積して真皮線維芽細胞 や表皮角化細胞に分化することにより，損傷皮膚再生を強 く誘導していることを明らかにした [9]．さらに，組み換 え HMGB1 タンパクを静脈内投与することにより，マウ ス骨髄内 PDGFRα 陽性間葉系幹細胞を人為的に血中動員 することが可能であった [9]．これらの結果は，難治性組 織損傷を持つ患者に HMGB1 を静脈内投与することによ り，患者骨髄内 PDGFRα 陽性間葉系幹細胞を血中に動員 し，損傷組織の再生を誘導することが可能であることを期 待させる．表皮水疱症患者血液中に HMGB1 を投与した 場合，患者骨髄から動員される間葉系幹細胞も基底膜分子 の遺伝子異常を有するため，例え線維芽細胞や表皮細胞に 分化したとしても表皮水疱症の根治的治癒につながること は期待できない．しかし，近年間葉系幹細胞それ自体に炎 症抑制効果，瘢痕抑制効果，組織再生誘導効果があること が明らかとなり，脳梗塞や心筋梗塞など，種々の難治性組 織壊死の治療に間葉系幹細胞移植が有効であることが示 されている [15]．さらに，間葉系幹細胞の抗炎症・免疫作 用を利用した移植片対宿主病（graft versus host disease, GVHD）や自己免疫疾患への間葉系幹細胞移植臨床試験が 進められつつある [16]．これらの事実は，水疱形成後の強 い炎症反応や瘢痕形成が臨床症状を悪化させ，日常生活に おける QOL を著しく低下させている表皮水疱症において， HMGB1 投与により生体内で骨髄間葉系幹細胞を水疱・潰 瘍部皮膚に動員するこが出来れば，皮膚に集積した間葉系 幹細胞の抗炎症作用，瘢痕抑制作用，再生促進作用により 臨床症状が改善し，QOL の向上が得られる可能性を期待 させる． Ⅶ．終わりに 表皮水疱症の原因遺伝子が初めて明らかになって以来， 既に 20 年の歳月が過ぎた．この間，遺伝子治療研究や再 生医療研究の伸展と平行するように，表皮水疱症に対する 遺伝子治療や再生医療の基礎的，臨床的研究が精力的に進 められてきた．表皮水疱症に対する遺伝子治療効果を長期 間維持するためには，レトロウイルスベクターやレンチウ イルスベクターを用いて皮膚細胞に分化する幹細胞の染色 体内に治療用遺伝子を組み込む必要がある．しかし，導入 遺伝子による染色体 DNA の組み換えが発癌を引き起こす 可能性が問題となっているため，現在は再生医療に寄せら れる期待が高まりつつある．近い将来に，この極 . めて重 篤な難治性皮膚疾患である表皮水疱症に対する有効かつ安 全な再生治療，再生誘導治療，さらには患者幹細胞を標的 とした再生・遺伝子治療が可能となり，表皮水疱症の根治 的治療が実現する日まで，あきらめることなく基礎研究， 臨床研究を進めて行かなくてはならない． 文献 [1] Tamai K, Kaneda Y, Uitto J. Molocular therapies for heritable blistering diseases. Trends in Molecular Medicine. 2009; 15:285-92. [2] 玉井克人，疾病対策研究会，編．表皮水疱症．難病の 診断と治療指針．東京：六法出版社；2001． [3] Wu Y, Zhao RC, Tredget EE. Concise review: Bone marrow-derived stem/progenitor cells in cutaneous repair and regeneration. Stem Cells. 2010; 28:905-15. [4] Krauze DS. Multi-organ, multi-lineage engraftment by a single bone marrow-derived stem cell. Cell. 2001;105: 369-77. [5] Korbling M, Katz RL, Khanna A, Ruifrok AC, Rondon G, Albitar M, et al. Hepatocytes and epithelial cells of donor origin in recipients of peripheral-blood stem cells. N Engl J Med. 2002;346: 738-46. [6.] Chino T, Tamai K, Yamazaki T, Otsuru S, Kikuchi Y, Nimura K, et al. Bone marrow cell transfer into fetal circulation can ameliorate genetic skin diseases by providing fibroblasts to the skin and inducing immune tolerance. Am J Pathol. 2008;173:803-14. [7] Tolar J, Ishida-Yamamoto A, Riddle M, McElmurry RT, Osborn M, Lund T, et al. 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